【正文】 隧道襯砌設(shè)計(jì)與計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄前言 11 設(shè)計(jì)資料 2 工程概況 2 地形地質(zhì)等條件 2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 2 計(jì)算斷面資料 2 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容 2 設(shè)計(jì)依據(jù) 32 隧道斷面布置 43 圍巖壓力計(jì)算 6 隧道深淺埋界定 6 圍巖豎向均布壓力 7 圍巖水平均布壓力 74 隧道初期支護(hù)設(shè)計(jì) 8 襯砌形式的選擇 8 初期支護(hù)設(shè)計(jì)要求 8 支護(hù)形式選擇 8 支護(hù)參數(shù)選擇 85 隧道襯砌設(shè)計(jì)與計(jì)算 12 12 拱頂?shù)挠?jì)算 12 幾何尺寸 12 13 18 19 邊墻的計(jì)算 20 彈性抗力、彎矩和軸力圖 22 二次襯砌設(shè)計(jì) 23 防排水設(shè)計(jì) 23 防水 23 排水 246 施工組織設(shè)計(jì) 26 26 隧道進(jìn)出口附近地段施工方案 26 隧道各分部工程施工方案 26 施工場地、人員配備及進(jìn)度安排 26 場地布置 26 人員配備 27 進(jìn)度安排 28 洞內(nèi)施工輔助設(shè)施布置 30 洞內(nèi)施工排水 30 洞內(nèi)施工用電 30 通風(fēng)、防塵、防有害氣體 30 隧道施工具體措施 31 施工測量 31 洞口開挖及邊、仰坡施工 32 洞身開挖 33 洞身初期支護(hù) 35 37 38 隧道工程施工順序 39 工程質(zhì)量、施工進(jìn)度及安全保證措施 40 工程質(zhì)量控制 40 工程進(jìn)度控制 41 安全控制 437 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)及爆破圖表 46 鉆眼及爆破器材選擇 46 鉆爆參數(shù)的選擇與計(jì)算 46 46 47 技術(shù)要求 54 爆破效果監(jiān)測 56 爆破施工安全保證措施 578 概預(yù)算表格 589 結(jié)論 80致謝 81參考文獻(xiàn) 82附錄A 譯文 83附錄B 外文文獻(xiàn) 91遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前言21世紀(jì)是地下空間開發(fā)的世紀(jì)。尤其近幾年，我國加大了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，公路、鐵路及隧道工程蓬勃發(fā)展，日新月異。尤其隧道和地下工程，更是進(jìn)入了前所未有的飛速發(fā)展，地下工程的專業(yè)人才迎合了時代的要求，迎來了新的發(fā)展時機(jī)。作為地下建筑工程專業(yè)的學(xué)生，通過四年的學(xué)習(xí)，我掌握了一定的專業(yè)知識，對隧道、地鐵等工程的設(shè)計(jì)、施工有了初步認(rèn)識。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對我個人四年所學(xué)到知識的檢測，也是我走向社會之前的一次歷練。本設(shè)計(jì)隧道名為雙脖山1隧道，設(shè)置為兩條分離式單行隧道，全長610m，屬中隧道。本設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵守《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D702004）以及《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ04294），并參考《地下結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算》、《地下建筑結(jié)構(gòu)》、《地下建筑施工》等書籍，進(jìn)行隧道的結(jié)構(gòu)與施工組織設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中雖遇到很多困難，但最終圓滿完成。本設(shè)計(jì)本著參考實(shí)踐，工程類比，大膽創(chuàng)新的原則，對隧道進(jìn)行結(jié)構(gòu)及施工組織設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)全文均由本人在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下獨(dú)立完成。隧道設(shè)計(jì)參考工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)有參考文獻(xiàn)，爭取做到設(shè)計(jì)處處有所依據(jù)。但是，有些地方資料不太齊全，均采用工程類比法，力求設(shè)計(jì)合理。感謝在設(shè)計(jì)過程中給予我巨大幫助的李永靖老師和其他地建教研室指導(dǎo)老師，同時，也感謝給予我無私幫助的同學(xué)。由于自身知識儲備的限制以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，設(shè)計(jì)難免有錯誤及紕漏之處，歡迎各位老師、同學(xué)批評指正。作者2010年6月1 設(shè)計(jì)資料 工程概況雙脖山1隧道區(qū)屬低山丘陵地貌，地形較簡單，山頂呈尖凸?fàn)?、錐狀，莊河端坡度較緩，為15176。32176。，蓋州端坡度較陡，為45176。68176。山體總體呈近東西走向，。 地形地質(zhì)等條件線路區(qū)屬半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬冷夏熱，春秋兩季多風(fēng)?！?，～℃，～℃，～，～。從11月中旬至翌年4月為冰凍期。測區(qū)地層巖性主要為上元古界青白口系永寧組（Qny）變質(zhì)砂巖。 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)等級：高速公路雙向四車道地震設(shè)防烈度：Ⅶ級 計(jì)算斷面資料樁號：K37+；地面高程：；設(shè)計(jì)高程：；圍巖類別：Ⅳ類；工程地質(zhì)條件及評價(jià)：該段圍巖主要為弱風(fēng)化花崗巖，局部節(jié)理裂隙少量發(fā)育，圍巖較完整。 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容1）確定隧道開挖方式及隧道斷面布置圖；2）圍巖壓力計(jì)算；3）隧道支護(hù)及放排水設(shè)計(jì)；4）隧道工程概預(yù)算編制；5）隧道施工組織設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參照：1）《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D702004）；2）《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ04294）；3）《隧道工程》于書翰 杜謨遠(yuǎn) 主編 人民交通出版社；4）《地下建筑結(jié)構(gòu)》 朱合華 主編 中國建筑工業(yè)出版社；5）《地下結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算》 天津大學(xué)建筑工程系地下建筑工程教研室 編 中國建筑工業(yè)出版社。2 隧道斷面布置本公路設(shè)計(jì)等級為高速公路雙向四車道，由《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D702004）（以下簡稱《規(guī)范》）：高速公路、一級公路的隧道應(yīng)設(shè)計(jì)為上、下行分離的獨(dú)立雙洞。對于Ⅳ類圍巖，B為隧道開挖斷面的寬度。本隧道入口處樁號為：K37+800,出口處樁號為：K37+190，全長610米，為中隧道，不需設(shè)緊急停車帶。隧道斷面形式選為直墻式。公路隧道建筑限界：本高速公路取設(shè)計(jì)時速為，則建筑限界高度H＝。檢修道J的寬度取，檢修道高度h＝。設(shè)檢修道時，不設(shè)余寬，即：C=0。取行車道寬度W=2＝，側(cè)向?qū)挾葹椋?，建筑限界頂角寬度為：，由《?guī)范》，隧道路面橫坡，當(dāng)隧道為單向交通時，應(yīng)取單面坡，％~％，％。則隧道的具體建筑限界見圖11所示。 圖11 公路隧道建筑限界（單位：cm）Fig. 11 Highway tunnel construction gauge (cm)由《規(guī)范》：上、下行分離式獨(dú)立雙洞的公路隧道之間應(yīng)設(shè)置橫向通道，中、短隧道可不設(shè)車行橫道。本隧道長610m，屬中隧道，應(yīng)設(shè)置一處人行橫道。人行橫道間距應(yīng)在250~500m之間，故人行橫道設(shè)在距入口300m處。人行橫通道的斷面建筑限界如圖12所示。圖12 人行橫通道的斷面建筑限界（單位：cm）Fig. 12 Pedestrian tunnel structure gauge sections (cm)故：隧道限界凈寬為：；其中：行車道寬度：W=2＝；側(cè)向?qū)挾葹椋?；檢修道寬度：；隧道限界凈高：5m；，則內(nèi)輪廓形式：單心圓R=++；凈高： ；凈寬： ；所以，隧道開挖寬度：隧道開挖高度：取兩分離式洞口之間左右間距為40m；該段隧道的埋深H＝。3 圍巖壓力計(jì)算 隧道深淺埋界定接荷載等效高度的判定式為： 式中Hp—深淺埋隧道分界深度； hq—荷載等效高度，按下式計(jì)算：hq＝q/γ q—根據(jù)《規(guī)范》，按式31計(jì)算的深埋隧道垂直均布壓力（kN／m2）； (式31)— 圍巖級別，此處圍巖屬IV級，則；— 圍巖容重，(kN/m3) ，IV級圍巖一般為20~23 kN／m3為安全起見，取γ=25 kN／m3；ω— 寬度影響系數(shù)，ω=1+i（B5）B— 隧道寬度，（m）；— 以B＝5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時的圍巖壓力增減率。當(dāng)B5m，取i＝；當(dāng)B 5m,取i＝。 則= 在礦山法施工的條件下，I—III級圍巖取Hp＝2hq IV～VI類圍巖取Hp= 所以，此處Hp= =，由此可知該段隧道屬于深埋隧道。 圍巖豎向均布壓力隧道滿足 且圍巖為不產(chǎn)生顯著偏壓及膨脹力的一般圍巖，所以隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的垂直均布壓力可按式31計(jì)算= 圍巖水平均布壓力根據(jù)《規(guī)范》，圍巖水平均布壓力按表31的規(guī)定確定表31 圍巖水平勻布壓力Tab. 31 Surrounding rock stress level uniform圍巖級別VI、VIVIIIIII水平均布壓力0(～)q(～)q(～)q由于是Ⅳ類圍巖，所以取e==4 隧道初期支護(hù)設(shè)計(jì) 襯砌形式的選擇《規(guī)范》，根據(jù)隧道圍巖地質(zhì)條件、施工條件和使用要求可分別采用噴錨襯砌、整體式襯砌、復(fù)合式襯砌。高速公路、一級公路、二級公路的隧道應(yīng)采用復(fù)合式襯砌。所以，本隧道采用復(fù)合式襯砌。 初期支護(hù)設(shè)計(jì)要求 支護(hù)形式選擇《規(guī)范》：復(fù)合式襯砌是由初期支護(hù)和二次襯砌及中間夾放水層組合而成的襯砌形式。復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)復(fù)合下列規(guī)定：1）初期支護(hù)宜采用錨噴支護(hù)，即由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式單獨(dú)或組合使用，錨桿支護(hù)宜采用水泥砂漿全長粘結(jié)錨桿。2）二次襯砌宜采用模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，襯砌截面宜采用連接圓順的等厚襯砌斷面，仰拱厚度宜與拱墻厚度相同。本隧道初期支護(hù)選取錨噴掛網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)形式，二次襯砌采用模筑混凝土支護(hù)。 支護(hù)參數(shù)選擇《規(guī)范》：復(fù)合式襯砌可采用工程類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過理論分析進(jìn)行驗(yàn)算。初期支護(hù)及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)可參照表41選用。本隧道錨桿全部采用Φ22水泥砂漿全長粘結(jié)錨桿。1）錨桿長度計(jì)算：L=式中 L——砂漿錨桿長度，m； ——錨桿在穩(wěn)定巖層中的錨固長度，m；其中，d為錨桿直徑，cm；為錨桿材料的計(jì)算抗拉強(qiáng)度，335Mpa；為砂漿錨桿和孔壁巖石的黏結(jié)強(qiáng)度，10Mpa。得=，取20cm。 K——安全系數(shù)，； ——錨桿外露長度，取8cm； H——需錨固的巖層厚度，本隧道為2m。得L=+2+=。2）錨桿間距S的計(jì)算：對于砂漿錨桿，式中——巖石的容度，取25KN/。 得，S=138cm結(jié)合表41，Ⅳ級圍巖錨桿間距1～，取錨桿間距S=1m。根據(jù)由表41及《規(guī)范》中的其它相關(guān)規(guī)定，本隧道初期支護(hù)參數(shù)選擇如下：錨桿采用普通水泥砂漿全長粘結(jié)錨桿，規(guī)格222500mm， m，所用水泥砂漿強(qiáng)度選用M20，錨噴混凝土厚度15cm；拱、墻鋼筋網(wǎng)選擇@2525cm，并配合鋼架。鋼架由I20a型鋼、鋼板和角鋼焊接而成。各單元間以螺栓連接，并加設(shè)相應(yīng)尺寸的橡膠墊片。錨桿布置圖如圖41，鋼架布置圖如圖42。表41 兩車道隧道復(fù)合式襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)Tab. 41 Two lanes tunnel posite linings of the design parameters圍巖級別初期支護(hù)二次襯砌(cm)噴射混凝土厚度(cm)錨桿(m)鋼筋網(wǎng)鋼架拱、墻混凝土仰拱混凝土拱部、邊墻仰拱位置長度間距Ⅰ5—局部———30—Ⅱ5~8—局部~———30—Ⅲ8~12—拱、墻~~局部@2525—35—Ⅳ12~15—拱、墻~~局部@2525拱、墻3535Ⅴ15~25—拱、墻~~局部@2020拱、墻仰拱4545Ⅵ通過試驗(yàn)、計(jì)算確定圖41 錨桿布置圖（單位：mm）Fig. 41 Anchor arrangement(mm)圖42 鋼架布置圖（單位：mm）Fig. 42 Steel arrangement(mm)5 隧道襯砌設(shè)計(jì)與計(jì)算因圍巖穩(wěn)定性較好，二襯作為安全儲備，按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，采用直墻式襯砌，拱頂采用單心圓。根據(jù)表41，二次襯砌混凝土厚度取35cm。取襯砌中線為計(jì)算線，則：。根據(jù)上文計(jì)算，，跨度l＝，拱的矢高f＝，垂直均布壓力q=，側(cè)向均布壓力e=，本隧道襯砌選用C30混凝土，其變形模量取，圍巖彈性抗力系數(shù)取K =500MPa/m。其各部分具體尺寸見圖51。圖51 隧道襯砌計(jì)算模型（單位：cm）Fig. 51 Tunnel lining calculation model (cm) 拱頂?shù)挠?jì)算 幾何尺寸R=, ,sin＝1,cos＝0，式中 —拱腳截面與豎直面的夾角 —拱頂截面的慣性矩—拱腳截面的慣性矩邊墻的彈性標(biāo)值（邊墻屬于長梁）。1）拱的單位變位由式 式中 可得 ，；2）拱的載變位的計(jì)算由式 式中 可得 ，將以上三種荷載引起的變位相迭加，則得：3）拱的彈性抗力變位由式 4）墻頂（拱腳）的單位變位由于對稱關(guān)系，只計(jì)算左邊墻。邊墻屬于長梁，按式56計(jì)算墻頂?shù)膯挝蛔兾患皦斴d變位。 因?yàn)檫厜儆陂L梁，且不承受水平荷載，故：。5）左半拱上的荷載